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年公務人員高等考試三級考試試題 代號：26920
類 科： 核子工程
科 目： 工程熱力學
考試時間： 2 小時 座號：
※注意：
可以使用電子計算器。
不必抄題，作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題上作答者，不予計分。
（請接背面）
全一張
（
正面
）
一、名詞解釋及定義：
內能（3分）
單相系統的熱力學平衡包含那些平衡（6 分）
絕對壓力（3分）
冰點（3 分）
二、對於理想氣體而言，等壓比熱與等容比熱的比熱關係式為何？請由焓（enthalpy）
與內能的關係式及理想氣體方程式導出此比熱關係式。（10 分）
三、下圖顯示一個活塞汽缸裝置的系統，內部充滿 15 kg 的空氣（CP =1.007 kJ/(kg．K)），
使用內置之熱阻式電熱器將空氣自 25℃加熱至 77℃。加熱過程中汽缸內壓力仍保
持在 300 kPa，但有 60 kJ 的熱由缸體散逸至外部環境中。（每小題 5分，共 15 分）
請計算此行程需要供應多少電能？
請計算系統內的熵（entropy）變化？
若汽缸外部環境溫度保持在 25℃，請計算環境的 entropy 變化？
四、一個標準空氣狄賽爾（Diesel）循環，壓縮比為 20，壓縮衝程開始時，空氣的壓力
與溫度分別為 100 kPa 與15℃。
若加熱時活塞之位移為動力衝程之 5%，試決定其他各狀態點空氣的壓力與溫度。
（3個壓力值與 3個溫度值，共 6個數值，每個數值的計算為 5分，共 30 分）
求此循環之熱效率。（5分）
（等熵指數 k = 1.4，空氣之氣體常數R = 0.287 kJ/(kg．K)，等壓比熱 CP = 1.0035 kJ/(kg．K)，
等容比熱 Cv = 0.7165 kJ/(kg．K) ）
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年公務人員高等考試三級考試試題 代號：26920
類 科： 核子工程
科 目： 工程熱力學
全一張
（
背面
）
五、5公斤的空氣（假設為理想氣體）經由多變行程（polytropical process, n = 2.56）由
狀態 1（壓力為 100 kPa，溫度為 300 K）壓縮至狀態 2（壓力為 500 kPa）。假設其
比熱值均為定值（CP = 1.005 kJ/(kg．K), Cv = 0.718 kJ/(kg．K)），請運用以下 3個不
同的方程式計算熵（entropy）變化並顯示其結果是一致的。
1
2
1
2
vv
v
mRln
T
T
lnmCΔS+= 。（5分）
1
2
1
2
PP
P
mRln
T
T
lnmCΔS−= 。（5分）
1
2
nT
T
lnmCΔS=，多變比熱為 n1
nCC
CvP
n−
−
= 。（5分）
使用題
與題
的二個方程式推導並驗證題
多變比熱的公式。（10 分）